자동차 조명 및 신호

오늘날 자동차에는 20여종 이상의 많은 조명용등화장치가 사용되고 있습니다. 이러한 자동차 등화장치는 용도와 역할에 따라 조명용과 신호용으로 사용되고 있습니다.

자동차의 등화장치는 말이 끄는 마차에 촛불이나 석유램프를 사용하면서 시작되었습니다. 이후 백열전구, 텅스텐 할로겐전구, 가스방전식(제논) 전구, 발광소자(LED)와 같은 자동차용 광원(전구)의 개발에 따라 조명용 및 신호용 등화장치의 성능은 크게 개선되었습니다.

앞서 언급한 바와 같이 자동차에 적용되는 등화장치는 크게 조명용 등화장치와 신호용 등화장치로 구분할 수 있습니다. 조명용 등화장치는 어두운 밤에 주행할 때 앞을 밝게 비추기 위해 설계된 등화장치를 의미하며, 이러한 기능을 하는 등화장치로는 전조등과 앞면안개등이 있습니다. 전조등과 같은 조명용 등화장치가 처음 사용된 시점은 18세기 말이며, 1908년부터는 백열등(Electric bulb)이 사용되기 시작하였습니다.

신호용 등화장치는 자동차의 움직임 또는 위치에 대한 정보를 상대차량 운전자 또는 도로 사용자에게 알리기 위해 설치된 등화장치이며, 이러한 기능을 하는 등화장치로는 후미등, 제동등, 방향지시등, 주간주행등, 번호등, 차폭등, 옆면표시등, 반사기 등이 있습니다. 신호용 등화장치도 최초 적용된 시점은 18세기 말에 마차의 뒷부분 끝에 촛불 또는 석유램프(Kerosene lamp)를 사용하기 시작하였고, 1920년에 이르러 백열등이 적용되었습니다.

조명용 등화장치는 자동차의 앞면에 많은 빛을 비출 경우, 본인(운전자)은 잘 볼 수 있습니다. 하지만 많은 빛이 비추어지므로 대향차(반대방향에서 달려오는 차) 운전자에게 눈부심(Discomfort glare)을 유발할 수 있습니다. 그러나 이와 반대로 대향차 운전자의 눈부심이 발생되지 않도록 빛을 감소시킨다면 자동차 앞면이 잘 보이지 않는 상관관계(Trade-off)가 있습니다.

이러한 이유로, 조명용 등화장치는 전방 시인성을 향상시키고, 눈부심을 감소시키기 위해 명암한계선(Cut-off line)이 형성됩니다. 명암한계선은 전조등을 켜면 나타나도록 설계되어 있으며, 야간에 벽면에 비추어 보면 직접 확인할 수 있습니다(그림3 참조).

세부적으로 살펴보면 명암한계선의 윗부분은 빛을 어둡게 하여 대향차 운전자의 눈부심을 감소시키고, 아랫부분은 빛을 밝게 하여 전방도로 및 도로표지를 잘 볼 수 있도록 우측으로 15도 상향으로 비추어집니다. 그리고 눈부심을 방지하기 위해 명암한계선 윗부분의 빛의 세기는 625칸델라(1칸델라 : 촛불 1개의 밝기 정도) 이하이어야 합니다.

명암한계선은 전조등을 구성하는 전구, 반사기, 렌즈 등의 광학부품을 정밀하게 설계하여 빛을 제어함으로 형성됩니다. 명암한계선이 흐트러지게 되면 명암한계선 윗부분에 빛이 산란되어 대향차 운전자에게 심각한 눈부심을 초래할 수 있습니다. 심각한 눈부심이 발생되면 일시적으로 자동차 앞면을 확인할 수 없기 때문에 대형사고가 발생할 수 있습니다.
최근 사회적 문제가 되고 있는 비규격 HID(High Intensity Discharge)의 경우, 기존 텅스텐 할로겐전구가 사용되도록 정밀하게 설계된 전조등에 비규격 HID 전구를 사용하면 명암한계선이 흐트러지게 되어 대향차 운전자에게 눈부심을 발생시킴으로 사고위험성이 높아지게 됩니다.

이와 반대로 명암한계선의 아랫부분은 전방 시인성을 확보하기 위해 75R(75m 전방의 우측도로)에서는 7,500칸델라 이상, 50V(50m 전방의 도로)에서는 3,750칸델라 이상, 50R(50m 전방의 우측도로)에서는 7,500칸델라 이상이어야 하고, 50L(50m 전방의 좌측도로)에서는 9,375칸델라 이하 등과 같이 빛의 세기 기준을 만족해야 합니다. 자동차 전방의 도로상 각 위치에 따라 적절한 밝기의 빛으로 비추어 주지 않으면 전방이 어둡게 보이기 때문에 안전운전에 어려움을 겪을 수 있습니다(그림4 참조).

앞면안개등도 전조등과 같이 눈부심을 유발할 수 있기 때문에 명암한계선이 필요합니다. 그러나 전조등과는 다르게 그림과 같이 수평방향으로만 형성됩니다. 명암한계선의 윗부분 빛의 세기는 400～600칸델라 이하로 눈부심이 발생되지 않도록 제작되어야 합니다.

자동차(마차)의 앞면과 뒷면에 표시용도로 부착되기 시작한 신호용 등화장치는 다양한 색상이 적용되었습니다. 초기에는 백색, 적색, 녹색, 황색, 오렌지색 등으로 별다른 규제없이 사용하다가 1930년 독일에서 처음으로 등화장치에 대한 법제화를 논의하기 시작하였습니다. 이후 2차 세계대전을 거치면서 1949년 제네바에서 개최된 회의에서 체계적으로 법제화되었으며, 빛의 세기 및 범위, 색상, 작동조건, 설치위치 등에 대한 보완을 통해 현재에 이르고 있습니다.

신호용 등화장치의 작동에 따라서 주•야간 자동차의 위치, 브레이크 작동 상태, 진행방향에 대한 정보 등을 운전자가 인지함으로 모든 추돌사고의 30% 정도가 신호용 등화장치와 관련이 있는 것으로 보고되고 있고 이로 인해 매우 중요한 역할을 하고 있습니다. 그리고 다양한 신기술 또는 광학 설계기술 등이 접목되고, 성능과 디자인을 모두 만족하는 신호용 등화장치의 적용은 소비자의 구매 욕구를 증가시키는 역할을 하기도 합니다.
신호용 등화장치에 적용되고 있는 빛의 세기 및 관측범위는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.
“신호용 등화장치에 대한 빛의 세기가 주․야간에 어느 정도 필요한 것인가?”에 대한 많은 논의가 있었습니다. 빛의 세기에 따라 자동차가 잘 보일 수도 그렇지 않을 수도 있으며, 눈부심도 발생할 수 있습니다. 그래서 등화장치 중심점에서 차폭등은 4칸델라 이상, 후미등은 2칸델라 이상, 제동등은 80칸델라 이상, 뒷면방향지시등은 130칸델라 이상, 앞면방향지시등은 200칸델라 이상이어야 하며, 중심점을 기준으로 상•하•좌•우 균일하게 분포되어야 하고, 그림6과 같이 빛이 한곳에 집중되지 않고 균일하게 분포되어야 합니다. 이러한 기준에 따라 빛의 세기를 각 측정점별로 규제하고 있습니다.

이와 더불어, 신호용 등화장치에 비춰지는 빛이 가려지지 않도록 최소한의 관측범위도 확보되어야 합니다. 관측 범위내에서는 어떠한 자동차 부착물에 의해 빛이 가려지지 않아야 합니다.

자동차 조명 및 신호 등화장치는 단순히 불만 켜지는 것도, 멋을 위해 설치하는 것도 아닙니다. 안전운전을 위하여 각 등화장치별로 적합한 빛의 세기 및 범위, 색상, 작동조건 등이 법제화되어 있고, 이에 적합하게 설치하여 사용해야 합니다.
아직도 “불만 들어오면 돼”, “이거 보기 좋은데.. 나도 달아볼까?” 라는 식으로 등화장치를 사용하는 운전자가 있다면 주․야간 운전시 주위 운전자 및 보행자들에게 사고를 유발할 수 있는 잘못된 정보를 제공할 수도 있습니다.